高中物理 第十四章 电磁波 4 电磁波与信息化社会自主

电磁波与信息化社会
我夯基我达标
1.利用雷达测云层距我们观察点距离时，电磁波从发射到吸收共经历时间10-3 s ，则该云层
离观测点多远（ )
A.100 km
B.200 km
C.150 km
D.250 km 思路解析：根据公式s=vt 可以得，s=3.0×108×2
1×10-3 m=1.5×105 m=150 km. 答案：C
2.在海湾战争中，利用红外线探测仪发现目标飞毛腿导弹，然后将信号发射给通讯卫星，再由通讯卫星发射到美国本部，经计算处理再发出指挥，由原来的通道返回战场发射“爱国者”，对导弹进行拦截，请你粗略估算一下，这信号在空中传播要多长时间，假定地面距离卫星的距离为36 000 km （ )
A.0.12 s
B.0.15 s
C.0.24 s
D.0.1 s
思路解析：根据公式s=v
s 可以得，t=sv=83100.321036000⨯⨯⨯ s=0.24 s. 答案：C
3.雷达应用非常广泛，在交通上可以用来为飞机、轮船导航；在宇宙探索中可用来研究星体，在气象上可以用来探测台风，雷雨、云层等；特别是在军事上应用更广泛.我国沿海某雷达站，发现一架不明国籍的飞机正向我国领空飞来，雷达发出无线电波，经过2.00×10上标-4 s ，接收到从飞机反射回来的无线电波，10 s 后，该雷达站又发出无线电波，经过1.86×10上标-4 s 接收到从飞机反射回来的无线电波，试确定该飞机的飞行速度为多少？
思路解析：利用雷达发射和接收无线电波的时间差可以计算出飞机这段时间中间时刻与雷达的距离.
飞机的速度 v=2
222221
212121t t t t c t c t t t s s ∆+∆+∆•-∆•=∆+∆+- =93
.1101007.01034
8+⨯⨯⨯-m/s≈176 m/s. 答案：176 m/s
4.早期电视机接收的频道为1—12频道（48.5—223.5 MHz ）,全频道电视机所接收的频率除了1—12频道外，还包括13—56频道（470—862 MHz ），试求早期电视机和全频道电视机所接收的无线电波的波长范围.
思路解析：不同频率的电磁波的传播速度都相同，根据公式λ=f
c 即可算出波长范围. 根据电磁波的波长、波速和频率的关系式c=λf 和电磁波在真空中的传播速度c=3×108 m/s ，
分别可得对应于各频道中最低频率和最高频率的波长分别为
λ1=6
8
1105.48103⨯⨯=f c m≈6.19 m
λ12=68
2110
3.22103⨯⨯=f c m≈1.35 m λ13=68
1310
470103⨯⨯=f c m≈0.64 m λ56=6
8
5610862103⨯⨯=f c m≈0.35 m 所以，早期电视机接收的无线电波的波长范围为1.35 m≤λ≤6.19 m
全频道电视机的接收的无线电波的波长范围为0.35 m≤λ≤6.19 m.
答案：1.35 m≤λ≤6.19 m 0.35 m≤λ≤6.19 m
5.某雷达工作时，发射电磁波的波长λ=20 cm，每秒脉冲数n=5 000，每个脉冲持续时间t=0.02 μs，问电磁波的振荡频率为多少？最大的侦察距离是多少？
思路解析：电磁波在空中的传播速度可认为等于真空中的光速c ，由波速、波长和频率三者间的关系可求得频率，根据雷达荧光屏上发射波形和反射波形间的时间间隔，即可求得侦察距离，为此反射波必须在后一个发射波发出前到达雷达接收器，可见，雷达的最大侦察距离应等于电磁波在雷达发射相邻两个脉冲间隔时间内传播距离的一半.
由c=λf，可得电磁波的振荡频率 f=28
1020103-⨯⨯=λc
Hz=1.5×109 Hz 电磁波在雷达发射相邻两个脉冲间隔时间内传播的距离 s=cΔt=c(n 1-t)=3×108×(5000
1-0.02×10-6) m≈6×104 m 所以雷达的最大侦察距离s′=s/2=3×104 m=30 km.
答案：1.5×109 Hz 30 km
我综合我发展
6.雷达是用来对目标进行定位的现代化定位系统，海豚也具有完善的声呐系统，它能在黑暗中准确而快速地捕捉食物，避开敌害，远远优于现代化的无线电系统
（1）海豚生活在（ )
A.沙漠
B.陆地
C.树上
D.海中
（2）海豚的定位是利用了自身发射的（ )
A.电磁波
B.红外线
C.次声波
D.超声波
（3）雷达的定位是利用自身发射的（ )
A.电磁波
B.红外线
C.次声波
D.光线
思路解析：（1）海豚生活在海中，选D.
（2）海豚能发射超声波，它是一种频率高于2×104 Hz 的声波，它的波长非常短，因而能
定向发射，而且在水中传播时因能量损失小，要比无线电波和光波传得远，海豚就是靠自身发出的超声波的回声在混浊的水里准确确定远处的小鱼位置而猛冲过去吞食，选D.
（3）雷达是一个电磁波的发射和接收系统，因而是靠发射电磁波来定位的，选A.
7.家用微波炉是利用微波的电磁能加热食物的新型灶具，主要由磁控管、波导管、微波加热器、炉门、直流电源、冷却系统、控制系统、外壳等组成，接通电源后，220 V 的交流电经变压器，一方面在次级产生3.4 V 交流对磁控管加热，同时在次级产生2 000 V 高压经整流
加到磁控管的阴、阳两极之间，使磁控管产生频率为2 450 MHz 的微波，微波输送至金属制成的加热器（炉腔），被来回反射，微波的电磁作用使食物内分子高频地振动而内外同时迅速变热，并能最大限度地保存食物中的维生素.
（1）试计算变压器的升压变压比.
（2）导体可反射微波，绝缘体可使微波透射，而食物通常含有的成分是______________，较易吸收微波能而转换成热，故在使用微波炉时应注意（ )
A.用金属容器将食物放入炉内加热
B.用陶瓷容器将食物放入炉内加热
C.将微波炉置于磁性材料周围
D.将微波炉远离磁性材料周围 思路解析：（1）变压器高压输出U 1=2 000 V ，输入电压U 2=220 V ，则升压变压比为==2121U U n n 11
1002202000=. （2）食物通常含有的成分是蛋白质、水、脂肪，易吸收微波能而转换成热，由于导体能反射微波，绝缘体能使微波透射，所以应用陶瓷容器盛放食物，为避免对磁控管的影响，它应远离磁性材料，选B 、D.
答案：（1）100∶11 （2）蛋白质、水、脂肪 BD
8.20世纪80年代初，科学家发明了硅太阳能电池，如果在太空设立太阳能卫星电站，可24小时发电，且不受昼夜气候的影响.利用微波——电能转换装置，将电能转换成微波向地面发送，卫星电站的最佳位置离地1 100 km 的赤道上空，微波定向性很好，飞机通过微波区不会发生意外，但微波对飞鸟是致命的.可在地面站附近装上保护网或驱逐音响.不让飞鸟通过.预计在21世纪初地球上空将升起卫星电站.（地球半径R=6 400 km ）
（1）太阳能电池将实现哪种转换（ )
A.光能——微波
B.光能——热能
C.光能——电能
D.电能——微波
（2）在1 100 km 高空的电站卫星的速度为（ )
A.3.1 km·s -1
B.7.2 km·s -1
C.7.9 km·s -1
D.2 km·s -1
（3）微波指（ )
A.超声波
B.次声波
C.电磁波
D.机械波
（4）收音机外壳对微波的哪种作用，使收音机安全无恙（ )
A.反射
B.吸收
C.干涉
D.衍射
（5）微波对飞鸟是致命的，这是因为微波的（ )
A.电离作用
B.穿透作用
C.生物电作用
D.产生强涡流
思路解析：（1）C
（2）据v=r GM ∝r
1第一宇宙速度v 1=7.9 km·s -1 设卫星电站速度为v 2 则1
2v v =h R R +,v 2=v 1h R R +=7.9×110064006400+km/s=7.2 km/s,选B
（3）C
（4）A
（5）微波是频率很高的电磁波，在生物体内可引起涡流，由于电站的功率很大，相应地涡流产生的热量足以将鸟热死.选D.。